Аннотация
Насколько эффективно криптовалюта может служить средством платежа? Мы исследуем оптимальную конструкцию криптовалют и количественно оцениваем, насколько хорошо такие валюты могут поддерживать двустороннюю торговлю. Задача для криптовалют заключается в преодолении двойного расходования средств, опираясь на конкуренцию за обновление блокчейна (затратный майнинг) и отсрочку расчетов.
Мы оцениваем, что текущая схема Bitcoin приводит к значительным потерям благосостояния в размере 1,4% от потребления. Эти потери могут быть существенно снижены до 0,08% за счет внедрения оптимальной конструкции, которая сокращает майнинг и полагается исключительно на денежный рост, а не на транзакционные сборы для финансирования майнинговых вознаграждений. Мы также отмечаем, что криптовалюты потенциально могут бросить вызов системам розничных платежей при условии решения проблем масштабируемости.
Ключевая идея: Хотя Bitcoin в его нынешней форме несёт огромные welfare costs, оптимально спроектированная cryptocurrency потенциально может достаточно хорошо поддерживать платёжные операции. Cryptocurrencies работают наилучшим образом, когда объём транзакций велик относительно размера отдельной транзакции, что делает их более подходящими для розничных платежей, чем для расчётов по крупным сделкам.
Ключевые выводы
Ключевые выводы: краткий обзор
Проблема Двойной Траты
Криптовалюты сталкиваются с фундаментальной проблемой двойной траты, когда цифровые токены могут быть скопированы и повторно использованы. Это решается с помощью майнинговой конкуренции и задержек подтверждения, создавая компромисс между скоростью расчета и окончательностью.
Немедленный расчет против Окончательного расчета
Для любой криптовалюты, основанной на протоколе Proof-of-Work, урегулирование не может быть одновременно мгновенным и окончательным. Существует компромисс между скоростью транзакций и защитой от атак двойного расходования.
Оптимальный дизайн криптовалюты
Оптимальная структура вознаграждения устанавливает комиссии за транзакции на нулевом уровне и полностью полагается на сеньораж (рост денежной массы). Это минимизирует искажения и повышает общую эффективность системы криптовалюты.
Розничные и крупные платежи
Криптовалюты гораздо лучше подходят для низкостоимостных розничных транзакций с большим объемом, чем для крупных платежей, из-за взаимосвязи между размером транзакции и стимулами к двойному расходованию.
Затраты на майнинг
Текущий майнинг Биткойна генерирует существенные затраты (360 млн долларов ежегодно в модели), но оптимальная конструкция могла бы сократить их до 6,9 млн долларов при сохранении безопасности.
Проблема Масштабируемости
Эффективность криптовалют возрастает с увеличением масштаба, что выдвигает масштабируемость на передний план в качестве основной технологической проблемы, требующей решения для повсеместного внедрения.
Обзор Статьи
Содержание документа
1. Введение
С момента создания Bitcoin в 2009 году криптовалюты вызвали ожесточенные споры о своей экономической значимости. Критики объявляли их мошенничеством или пузырями, тогда как сторонники указывали на их потенциал для осуществления платежей без назначенных третьих сторон, контролирующих валюту с целью извлечения прибыли.
В данной статье разрабатывается модель общего равновесия для криптовалюты, использующей blockchain в качестве системы учета платежей. Мы формализуем проблему двойного расходования и показываем, как она решается посредством ресурсоемкой майнинговой конкуренции и задержек подтверждения.
Наш анализ показывает, что хотя Биткоин в его нынешней форме несет значительные welfare costs, оптимально спроектированная cryptocurrency может эффективно поддерживать платежи. Мы количественно оцениваем, насколько хорошо cryptocurrencies могут способствовать проведению транзакций по сравнению с традиционными платежными системами.
Статья вносит вклад в скудную экономическую литературу о cryptocurrencies, став первой работой, которая формально моделирует отличительные технологические особенности систем cryptocurrency - blockchain, майнинг и стимулы двойной траты - в рамках количественной экономической модели.
Криптовалюты: краткое введение
Криптовалюты, такие как Bitcoin, устраняют необходимость в доверенной третьей стороне, полагаясь на децентрализованную сеть валидаторов для поддержания и обновления копий реестра. Доверие основывается на blockchain, который обеспечивает распределенную проверку, обновление и хранение истории транзакций.
Blockchain обновляется через конкурентный процесс, называемый майнингом, где майнеры соревнуются в решении вычислительно затратных задач proof-of-work. Победитель обновляет цепь новым блоком и получает вознаграждение, финансируемое за счет создания новых монет и комиссий за транзакции.
Основная проблема заключается в двойной трате: после проведения транзакции пользователь может попытаться убедить валидаторов принять альтернативную историю, в которой платеж не был совершён. Этому препятствуют задержки подтверждения — продавцы ждут множественных подтверждений перед отгрузкой товара, что делает успешные атаки двойной траты более трудными.
Проблема двойного расходования
Мы разрабатываем модель для изучения решений по майнингу и двойной трате в рамках платежного цикла. Модель показывает, что для отмены транзакции с задержкой подтверждения в N субпериодов недобросовестному покупателю необходимо выиграть майнинг-игру N+1 раз подряд.
Это приводит к нашему фундаментальному выводу: Для любой криптовалюты, основанной на протоколе Proof-of-Work, расчеты не могут быть одновременно мгновенными и окончательными. Существует неизбежный компромисс между скоростью транзакций и защитой от двойного расходования.
The model derives a no-double-spending constraint: d < R(N+1)N, where d is the transaction size, R is the mining reward, and N is the confirmation lag. This constraint shows the relationship between transaction size, confirmation lag, and the mining rewards needed to deter double-spending.
4. Общая Равновесная Структура
Мы интегрируем структуру криптовалюты в денежную модель общего равновесия на основе Lagos and Wright (2005). Этот шаг важен, поскольку криптовалюта представляет собой замкнутую систему - её стоимость зависит от обращения в экономике, что определяет майнинговые вознаграждения, которые в свою очередь влияют на усилия по майнингу и стимулы для двойного расходования.
Данная модель позволяет исследовать оптимальный дизайн криптовалюты. Мы обнаруживаем, что оптимальная структура вознаграждений устанавливает комиссии за транзакции на нулевом уровне и полагается исключительно на сеньораж (рост денежной массы). Это минимизирует искажения и повышает эффективность.
Мы доказываем, что равновесие криптовалюты с защитой от двойного расходования существует при достаточно большом пуле пользователей, что подчеркивает возрастание эффективности криптовалют с ростом масштаба.
5. Численный анализ Биткойна
Мы калибруем нашу модель, используя данные о торговле Биткойном за 2015 год. Анализ показывает, что текущий дизайн Биткойна очень неэффективен, что приводит к потере благосостояния в размере 1,4% по сравнению с эффективной денежной системой.
Основной источник неэффективности — высокие затраты на майнинг, оцениваемые в 360 миллионов долларов в год. Это означает, что люди согласились бы использовать денежную систему с инфляцией 230%, прежде чем им станет выгоднее использовать Биткойн.
Однако оптимально спроектированный Bitcoin позволил бы снизить социальные издержки до 0,08% за счет замедления роста денежной массы и отмены транзакционных сборов. Эквивалентный уровень инфляции снизился бы до 27,51%.
Мы также оценили эффективность криптовалют для розничных платежей (с использованием данных по дебетовым картам США) и крупных расчетов (с использованием данных Fedwire). Криптовалюты демонстрируют значительно меньшие социальные потери для розничных платежей (0,00052%) по сравнению с системами крупных транзакций (0,0060%).
6. Заключение
Распределенное ведение записей с помощью блокчейна на основе консенсуса через Proof-of-Work представляет собой интригующую концепцию. Экономика этой технологии определяется индивидуальными стимулами к двойной трате и затратами на контроль этих стимулов.
По мере увеличения масштаба криптовалюты она становится более эффективной. Это объясняет, почему равновесие с защитой от двойной траты существует только при достаточно большой пользовательской базе, и почему криптовалюты работают лучше всего, когда объем транзакций велик по сравнению с размером отдельной транзакции.
Bitcoin не только дорог с точки зрения затрат на майнинг, но и неэффективен в долгосрочном проектировании. Эффективность может быть значительно улучшена за счёт оптимизации скорости создания монет и минимизации комиссий за транзакции.
Криптовалютные системы потенциально могут бросить вызов розничным платёжным системам после решения проблем масштабируемости. Экономический потенциал и эффективная архитектура технологии blockchain всё ещё требуют глубокого изучения.
Приложение
Статья содержит обширные приложения с доказательствами, выводами и дополнительными анализами, включая:
- Micro-foundation for the proof-of-work problem
- Полные доказательства лемм и предложений
- Анализ Proof-of-Stake как альтернативного механизма консенсуса
- Формальное описание блокчейна
Примечание: Выше приведено краткое изложение ключевого содержания статьи. Полный документ содержит обширные математические выкладки, формальные доказательства и детальный экономический анализ. Рекомендуем скачать полную версию в формате PDF для всестороннего понимания.